校直机电液伺服系统CMAC与PID并行控制的研究

摘要

电液伺服系统在航空、航天、武器、大型机械、冶金等工业部门已经广泛应用，它集液压技术，计算机技术，电子技术和控制理论于一体。随着现代工业的发展，不仅对电液伺服系统的性能提出了更高的要求，同时要求系统对恶劣的环境有较强的适应能力。本研究课题是依托于YJZ型校直机液压系统，对其电液伺服系统进行研究，以期研究出一套可靠性高，实时性好，体积小，成本低的控制器，用于控制校直机加工轴类零件的精度和效率，可以使轴类零件的精度得到很大提高。
　　 论文的具体内容如下：
　　 第一章，阐述了本课题研究的背景和意义，分别阐述了国内外校直机及其控制策略的研究现状和存在的问题；针对YJZ型校直机液压系统存在的问题，提出本文的主要研究内容。
　　 第二章，介绍了轴类零件弯曲的种类，分析了校直所采用的理论依据以及校直机的组成、工作原理和工作流程，并根据系统的要求，对构成校直机电液伺服系统的主要动力元件进行初步计算及选型。
　　 第三章，建立校直机位置伺服系统和压力伺服系统的数学模型，画出模型的bode图，根据bode图对伺服系统的模型进行频域与时域的分析，着重研究了该系统在阶跃响应输出的情况下的动态性能。
　　 第四章，分析了校直机电液伺服系统的性能，得出了系统需要改进的地方。
　　 第五章，介绍了PID控制、模糊PID控制及CMAC控制的原理与特点，并对传统CMAC算法进行改进，然后设计PID控制器模糊PID控制器和CMAC与PID并行控制器并加入系统中，画出bode图与阶跃响应图，分析在这两种控制器下，系统的稳定性与动态响应。
　　 最后，对本论文的研究工作与成果进行总结，得出结论：在同样的情况下，CMAC与PID并行控制对系统的稳定性与动态响应的提高更加明显，大大增强了系统性能，进一步验证了本课题的可行性和实用性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外精密校直机的研究现状及发展趋势

1.2.1 国内外研究现状

1.3 电液伺服系统概述

1.4 电液伺服系统控制策略及发展概况

1.5 本课题的主要研究内容

第二章 校直机电液伺服系统组成工作原理及主要元件的参数计算及选型

2.1 校直机组成及工作原理

2.2 校直机主要元件的参数计算及选择

2.2.1 液压缸的设计计算

2.2.2 液压泵的选择

2.2.3 阀的选择

2.2.4 传感器的选择

2.2.5 蓄能器的选择

2.3 本章小结

第三章 校直机电液伺服系统数学模型的建立

3.1 电液伺服阀的数学模型

3.2 阀控非对称缸的数学模型

3.2.1 校直机液压伺服系统的基本方程

3.2.2 校直机电液伺服系统的方块图及传递函数

3.3 模型中各参数的确定

3.4 本章小结

第四章 校直机电液液伺服系统性能分析及仿真

4.1 Matlab/Simulink仿真软件的介绍

4.2 校直机液压系统的技术要求

4.3 校直机电液位置伺服系统动态响应的线性化分析

4.4 校直机电液压力伺服系统动态响应线性化分析

4.5 本章小结

第五章 CMAC与PID并行控制器的设计

5.1 PID控制

5.1.1 PID控制的原理和特点

5.1.2 PID控制各环节的作用

5.1.3 PID控制器的参数整定

5.2 模糊PID控制

5.2.1 模糊控制器的结构及各部分功能

5.2.2 模糊PID控制原理

5.2.3 模糊PID控制器的建立

5.3 CMAC控制

5.3.1 CMAC的特点

5.3.2 CMAC的结构

5.3.3 CMAC的工作原理

5.4 CMAC+PID并行控制

5.4.1 CMAC+PID并行控制原理

5.4.2 CMAC+PID并行控制算法

5.5 校直机电液位置伺服系统加入PID控制器、模糊PID控制器与CMAC+PID并行控制器后的性能比较分析

5.5.1 加入PID控制器后系统的性能

5.5.2 加入模糊PID控制器后系统的性能

5.5.3 加入CMAC+PID并行控制器后系统的性能

5.6 校直机电液压力伺服系统加入PID控制器、模糊PID控制器与CMAC+PID并行控制器动态性能的比较分析

5.6.1 加入PID控制器后系统的性能

5.6.2 加入模糊PID控制器后系统的性能

5.6.3 加入CMAC+PID并行控制器后系统的性能

5.7 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢